透平机械叶轮偏心汽流激振不均匀流场研究

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透平机械叶轮偏心汽流激振不均匀流场研究

华中科技大学硕士学位论文
姓名：翟俊海
申请学位级别：硕士
专业：制冷及低温工程
指导教师：丁学俊
2011-01-11

摘  要
随着大功率旋转机械在工业生产中的广泛应用，汽流激振现象越来越普遍。汽流激振是由于不均匀流场对转子作用而引发的。本研究主要内容是偏心不均匀流场的分布和汽流激振力形成机理。
研究过程包括在考虑围带影响的基础上，构建4种不同偏心量的汽轮机调节级三维模型；在高性能计算服务器的帮助下，从流场的角度对三维偏心汽轮机汽流激振进行了仿真和分析；最后对不同工况下的流场进行对比分析，发现汽流激振力的形成和变化规律，以及对转子轴系的影响。为了使结果清晰明了，尝试性地对空间三维坐标进行坐标转换，并对数据进行了横纵对比。
通过对CFD计算结果进行处理和分析，发现：
(1) 横向比较发现，随着偏心量加大，在小间隙处，流场的压力分布会增高，而在大间隙处，流场的压力分布会减弱，整个压力流场波动符合正弦函数分布。
(2) 纵向比较发现，围带处流场不但呈现出规则的正弦分布，而且会有规则的小幅波动现象发生。
(3) 汽流激振力中的压力分量远大于切向力分量。通过合成后发现，压力分量和切向力分量都会促进转子发生正向涡旋。对汽流激振力进行径向分解发现，垂直于偏心方向的分量会诱发正向涡旋，而平行于偏心方向的分量会促使转子偏离的轴心回归设计轴心。  
(4) 随着偏心量的加大，汽流激振力也成线性增加。

关键词： 汽流激振，汽流激振力，转子偏心，轴系稳定性、三维非稳态流场

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